Injeção de hindcasting

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 19481 (2022) Citar este artigo

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Há um reconhecimento crescente de que a injeção de fluido subterrâneo pode produzir não apenas terremotos, mas também deslizamentos sísmicos em falhas. Um grande desafio na compreensão das interações entre deslizamentos sísmicos e deslizamentos sísmicos relacionados à injeção em falhas é identificar deslizamentos sísmicos na escala de campo, dado que a maioria dos campos monitorados estão equipados apenas com conjuntos sísmicos. Apresentamos um fluxo de trabalho de modelagem para avaliar a possibilidade de deslizamento assísmico, dadas as restrições observacionais sobre a distribuição espaço-temporal da microsismicidade, taxa de injeção e pressão na cabeça do poço. Nosso modelo numérico simula simultaneamente eventos microssísmicos discretos fora de falta e deslizamento assísmico em uma falha principal durante a injeção de fluido. Aplicamos o fluxo de trabalho ao episódio de injeção do Sistema Geotérmico Avançado de 2012 em Cooper Basin, Austrália, que teve como objetivo estimular um reservatório granítico saturado de água contendo um altamente permeável (\(k = 10^{-13} - 10^{-12} \) \(\hbox {m}{^2}\)) zona de falha. Descobrimos que o deslizamento assísmico provavelmente contribuiu para metade do momento total liberado. Além disso, o enfraquecimento da falha devido a mudanças na pressão dos poros, e não a transferência de tensão elástica do deslizamento assísmico, induz a maioria dos eventos microssísmicos observados, dado o estado de tensão inferido. Derivamos um modelo teórico para estimar melhor a extensão espacial da sismicidade dependente do tempo, desencadeada por aumentos na pressão dos poros. Até onde sabemos, esta é a primeira vez que o deslizamento assísmico induzido por injeção em um reservatório granítico foi inferido, sugerindo que o deslizamento assísmico pode ser generalizado em uma variedade de litologias.

É bem sabido que a injeção de fluido em zonas de falha pode produzir microsismicidade e até causar terremotos prejudiciais 1,2,3. Somente na última década, entretanto, foi reconhecido que a injeção também pode induzir deslizamento assísmico4,5,6. Embora a agitação provocada por terramotos relacionados com a injecção possa danificar equipamentos e edifícios de campo de poços, o deslizamento assísmico também pode ter um impacto grave ao cisalhar e danificar o revestimento do poço7, um resultado indesejável para operações de eliminação de águas residuais e de estimulação de reservatórios8. Mesmo que as teorias de deslizamento sísmico/aseísmico induzido por injeção surjam de estudos numéricos e laboratoriais9,10,11, a validação de teorias em escala de campo é dificultada pela escassez de observações de deslizamento assísmico.

No entanto, há evidências crescentes de deslizamento assísmico durante as operações de injeção. No sul da Bacia de Delaware, Texas, por exemplo, a deformação da superfície derivada do InSAR é bem correspondida por \(\sim\)20 cm de deslizamento assísmico em falhas normais conjugadas6 em uma unidade de \(\sim\)1 km de espessura composta de arenitos e siltitos subarcósicos. A modelagem da difusão de pressão induzida por injeção, confinada a uma zona de dano de falha permeável, e deslizamento em uma falha com atrito de taxa e estado de aumento de velocidade, ajuda a restringir as propriedades de transporte de fluido da zona de falha e o aumento de pressão necessário para reproduzir o deslizamento assísmico observado . . Experimentos de injeção in-situ em carbonatos também produziram deslizamentos sísmicos em falhas, com experimentos de laboratório e modelagem usados para restringir propriedades de atrito e transporte de fluidos9,13,14. Na Bacia de Sichuan, China, a deformação predominante do revestimento do poço é atribuída ao deslizamento de falhas sísmicas associado aos tratamentos de fraturamento hidráulico, o que prejudicou significativamente a produção de gás de xisto8. O fraturamento hidráulico na Formação Montney, Colúmbia Britânica, Canadá, tem sido associado a dois grandes eventos de deslizamento assísmico (\(M_w\) 5.0 e 4.2) em falhas de empuxo de imersão superficial, com base na deformação superficial medida pelo InSAR15. A extração de energia geotérmica no Campo Geotérmico de Brawley, Califórnia, tem sido associada a enxames de terremotos precedidos por deslizamento assísmico em rochas sedimentares5,16,17. Estas observações indicam que o deslizamento de falhas assísmicas induzido por injeção pode ser um fenômeno predominante, mas potencialmente subdetectado.

0.1 m/s) is induced. At \(\tau _0 = 12\) MPa (\(\tau _0 / f^{*}\sigma _0^{'} \approx 0.7\)), most events occur after day 14, inconsistent with the observations (Fig. 2B). At \(\tau _0 = 15\) MPa (\(\tau _0 / f^{*}\sigma _0^{'} \approx 0.9\)), the simulated cumulative seismic moment release best fits the observations. At \(\tau _0 = 17\) MPa (\(\tau _0 / f^{*}\sigma _0^{'} \approx 1\), the critically stressed fault condition), seismic events occur immediately after injection starts, also inconsistent with the observations./p> 0.1 m/s): direct weakening from pressure increase, \(-f_0 \Delta p\); shear stress loading from aseismic slip, \(\Delta \tau _{as}\); normal stress loading from aseismic slip, \(f_0 \Delta \sigma _{as}\). Dots show contributions of each mechanism as a function of cumulative counts of seismicity. (G) Secondary fault slip velocity evolution (at location marked in (E)). Inset shows friction coefficient versus slip velocity. (H) Contribution of main fault aseismic slip and pore pressure diffusion to inducing seismic slip at the secondary fault location marked in (E). \(\Delta \tau\): change in total shear stress./p>

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